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Fisica, scoperta la ricetta per unire materia e antimateria
La realizzazione aprirà imprevedibili scenari per lo sviluppo tecnologico dell'umanità
Un team internazionale di scienziati, tra cui molti italiani dell'Infn, ha realizzato la prima reazione chimica che ha portato alla formazione del protonio
Roma, 13 ott. (Adnkronos)- Scoperta la ricetta per 'unire' materia e antimateria. Un team internazionale di scienziati ha infatti realizzato la prima reazione chimica fra materia e antimateria, una 'ricetta' che ha portato alla formazione della particella di nome protonio, costituita da un protone e da un antiprotone.
Questa scoperta apre scenari imprevedibili e importanti per lo sviluppo tecnologico dell'umanità, basti pensare alle conseguenze della scoperta dei positroni ai primi del '900 che, decenni più tardi, ha portato alla realizzazione della Pet, la Tomografia ad Emissione di Positroni considerata oggi uno strumento cruciale nella diagnosi, e quindi nella cura, dei tumori specie del cervello.
La realizzazione della prima reazione chimica fra materia e antimateria che porta alla formazione del protonio è stata pubblicata oggi sulla prestigiosa rivista scientifica ''Physical Review Letters'' ed è stata realizzata da un team internazionale di scienziati, tra cui molti italiani dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), impegnati al Cern di Ginevra nell'esperimento 'Athena', considerato una sorta di 'fabbrica' dell'antimateria. Ecco come è avvenuta la scoperta.
L'esperimento è partito da un processo che è già avvenuto al momento della nascita dell'Universo. Particelle di materia e di antimateria che si incontrano annichilendosi in un piccolo lampo di energia è infatti un processo che è avvenuto agli albori dell'universo e avviene ogni giorno negli acceleratori di particelle di tutto il mondo.
Ora, per la prima volta, però, la collaborazione internazionale Athena, che vede coinvolti ricercatori dell'Infn di Genova, Pavia e Brescia, è riuscita ad indurre una reazione chimica fra materia e antimateria che ha prodotto il protonio, formato da uno ione di idrogeno e da uno di anti-idrogeno, cioè da un protone e da un antiprotone.
''L'esperimento Athena -ricorda l'Infn- è una 'fabbrica di antimateria' allestita presso il Cern di Ginevra nel 2002 ed ha prodotto, per la prima volta, una 'nuvola' di antimateria, costituita da alcune migliaia di atomi di anti idrogeno. Il risultato di quello studio fu pubblicato dalla rivista Nature, tuttavia nello studio i ricercatori indicavano una strana struttura che compariva nella distribuzione dei punti annichilazione dell'antimateria.
''Alla fine del 2004 Athena ha smesso di prendere dati, ma l'analisi di quelli raccolti è proseguita e la ricerca pubblicata oggi è uno dei risultati di questa attività. E spiega proprio quella struttura allora misteriosa'' precisa Evandro Lodi Rizzini, che ha coordinato questa analisi ed è associato all'Infn presso il gruppo collegato di Brescia.
In particolare, lo studioso ricorda ancora che in Athena gli atomi di anti idrogeno venivano creati ''facendo entrare in contatto anti-protoni e anti-elettroni in un ambiente dove era stato fatto alto vuoto. In queste condizioni rimangono circa 10.000-100.000 molecole di idrogeno per centimetro cubo, contro i molti miliardi di miliardi di molecole che sarebbero presenti in un ambiente dove non fosse stato fatto il vuoto''.
''Probabilmente - continua Evandro Lodi Rizzini- proprio queste molecole residue sono le responsabili del fenomeno che abbiamo osservato. Infatti riteniamo che gli anti elettroni che vengono immessi nella camera da vuoto abbiano causato la ionizzazione di alcune molecole di idrogeno, sottraendo loro un elettrone. Queste molecole ionizzate (H2+) sarebbero poi state attratte dagli antiprotoni, che qui si possono considerare ioni di anti-idrogeno, e ne sarebbe seguita quella vera e propria reazione chimica che ha prodotto il protonio.''
''La produzione di protonio è stata in realtà già osservata in passato, ma in altre condizioni. Questa è invece la prima volta -afferma ancora l'Infn- che si produce questa semplice e simmetrica struttura di materia e anti-materia, che assomiglia sia ad un atomo di idrogeno che a uno di anti-idrogeno, tramite una reazione chimica''.
''Questo risultato -conclude l'Infn- apre la strada per la realizzazione di sorgenti di protonio di alta efficienza. Si potranno studiare in dettaglio caratteristiche fondamentali di questa struttura, in particolare i livelli energetici al fine di poterli confrontare con modelli teorici. Con imprevedibili scenari per lo sviluppo tecnologico dell'umanità''.
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Molecole di materia-antimateria per via chimica
Il risultato apre la strada alla realizzazione di sorgenti di protoni ad alta efficienza
Particelle di materia e di antimateria che si incontrano annichilandosi in un piccolo lampo di energia: è avvenuto agli albori dell’universo e avviene ogni giorno negli acceleratori di particelle di tutto il mondo. Per la prima volta però la collaborazione internazionale Athena, che vede coinvolti ricercatori dell’INFN di Genova, Pavia e Brescia, è riuscita ad indurre una reazione chimica fra materia e antimateria che ha prodotto il protonio, formato da uno ione di idrogeno e da uno di anti-idrogeno, cioè da un protone e da un antiprotone. Il risultato è stato pubblicato oggi sulla Physical Review Letters.
L’esperimento Athena, una “fabbrica di antimateria” allestita presso il Cern di Ginevra, nel 2002 ha prodotto, per la prima volta, una “nuvola” di antimateria, costituita da alcune migliaia di atomi di anti idrogeno. Il risultato fu pubblicato dalla rivista Nature, tuttavia nello studio i ricercatori indicavano una strana struttura che compariva nella distribuzione dei punti annichilazione dell’antimateria. “Alla fine del 2004 Athena ha smesso di prendere dati, ma l’analisi di quelli raccolti è proseguita e la ricerca che sarà pubblicata venerdì è uno dei risultati di questa attività. E spiega proprio quella struttura allora misteriosa”, dice Evandro Lodi Rizzini, che ha coordinato questa analisi ed è associato all’Infn presso il gruppo collegato di Brescia.
In Athena gli atomi di anti idrogeno venivano creati facendo entrare in contatto anti-protoni e anti-elettroni in un ambiente dove era stato fatto alto vuoto. In queste condizioni rimangono circa 10.000-100.000 molecole di idrogeno per centimetro cubo, contro i molti miliardi di miliardi di molecole che sarebbero presenti in un ambiente dove non fosse stato fatto il vuoto. “Probabilmente proprio queste molecole residue sono le responsabili del fenomeno che abbiamo osservato. Infatti riteniamo che gli anti elettroni che vengono immessi nella camera da vuoto abbiano causato la ionizzazione di alcune molecole di idrogeno, sottraendo loro un elettrone. Queste molecole ionizzate (H2+) sarebbero poi state attratte dagli antiprotoni, che qui si possono considerare ioni di anti-idrogeno, e ne sarebbe seguita quella vera e propria reazione chimica che ha prodotto il protonio,” continua Evandro Lodi Rizzini.
La produzione di protonio è stata in realtà già osservata in passato, ma in altre condizioni. Questa è la prima volta che si produce questa semplice e simmetrica struttura di materia e anti-materia, che assomiglia sia ad un atomo di idrogeno che a uno di anti-idrogeno, tramite una reazione chimica. Questo risultato apre la strada per la realizzazione di sorgenti di protonio di alta efficienza. Si potranno studiare in dettaglio caratteristiche fondamentali di questa struttura, in particolare i livelli energetici al fine di poterli confrontare con modelli teorici.
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La ricetta per unire materia e antimateria
